نحوه عملکرد اینترنت ماهواره‌ای استارلینک
مقدمه
برای درک بهتر اینکه اینترنت ماهواره‌ای استارلینک چگونه کار می‌کند، تصور کنید اینترنت را از دل جنگل، با استفاده از یک دیش ماهواره‌ای به اندازه یک پیتزای بزرگ دریافت کنید. این دیش روی سقف خانه شما قرار می‌گیرد و به ماهواره‌ای در فاصله ۵۵۰ کیلومتری بالای جو زمین متصل است. فناوری پشت این سیستم به قدری شگفت‌انگیز است که باورش دشوار به نظر می‌رسد. اما چگونه استارلینک این کار را انجام می‌دهد؟
فناوری دیشی مک‌فلت‌فیس و تشکیل پرتو (Beamforming)
برای ارسال اینترنت از زمین به فضا، اینترنت ماهواره‌ای استارلینک از دیش معروف خود به نام “دیشی مک‌فلت‌فیس” استفاده می‌کند. این دیش دارای ۱۲۸۰ آنتن کوچک است که در یک آرایه شش‌ضلعی بزرگ به قطر ۵۵ سانتی‌متر قرار گرفته‌اند. تکنیک مورد استفاده برای ترکیب قدرت همه آنتن‌ها و ایجاد یک پرتو قوی، Beamforming نامیده می‌شود.
این فناوری چگونه کار می‌کند؟ زمانی که دو آنتن نزدیک به هم امواج الکترومغناطیسی ارسال می‌کنند، این امواج در برخی نقاط با یکدیگر ترکیب شده و تقویت می‌شوند (تداخل سازنده) و در برخی نقاط یکدیگر را خنثی می‌کنند (تداخل مخرب). با اضافه کردن تعداد بیشتری آنتن، ناحیه‌ای که تداخل سازنده دارد، بسیار متمرکز می‌شود. به این ترتیب، با استفاده از ۱۲۸۰ آنتن، استارلینک پرتو قدرتمندی ایجاد می‌کند که می‌تواند به ماهواره‌های در حال حرکت در مدار پایین زمین برسد.
قدرت و دقت بالای پرتوهای اینترنت ماهواره‌ای استارلینک
شاید تصور کنید که قدرت پرتو تنها ۱۲۸۰ برابر قدرت یک آنتن تکی است. اما در حقیقت، به دلیل تداخل‌های سازنده و مخرب، قدرت مؤثر پرتو حدود ۳۵۰۰ برابر یک آنتن تکی است. این قدرت بالا به استارلینک اجازه می‌دهد تا داده‌ها را با سرعت صدها مگابیت در ثانیه منتقل کند.
هدایت پرتو برای دنبال کردن ماهواره
ماهواره‌های استارلینک با سرعت ۲۷,۰۰۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند. برای اینکه دیش بتواند پرتو خود را به‌صورت دقیق به سمت ماهواره‌های در حال حرکت هدایت کند، از تکنیکی به نام Phased Array Beam Steering استفاده می‌شود. در این روش، با تغییر فاز سیگنال‌های ارسالی به هر آنتن، ناحیه تداخل سازنده تغییر جهت می‌دهد و پرتو می‌تواند به‌طور دقیق به سمت ماهواره هدایت شود.
برای اینکه دیش زاویه دقیق پرتو را بداند، از مختصات GPS دیش و موقعیت مداری ماهواره‌های استارلینک که در نرم‌افزار دیش تعریف شده‌اند، استفاده می‌شود. نرم‌افزار دیش این اطلاعات را پردازش کرده و فاز مورد نیاز برای هر آنتن را محاسبه می‌کند. این تنظیمات به‌صورت پیوسته و هر چند میکروثانیه یک‌بار به آنتن‌ها ارسال می‌شود.
انتقال داده با استفاده از مدولاسیون دامنه و فاز
داده‌هایی که بین دیش و ماهواره منتقل می‌شوند، با استفاده از تکنیکی به نام 64QAM (مدولاسیون دامنه و فاز) کدگذاری می‌شوند. در این روش، هر ترکیب خاص از دامنه و فاز، به یک مقدار باینری ۶ بیتی اختصاص داده می‌شود. این داده‌ها به‌صورت “نمادها” (Symbols) ارسال می‌شوند که هر نماد حدود ۱۰ نانوثانیه طول می‌کشد.
این روش انتقال داده امکان ارسال میلیون‌ها نماد در ثانیه را فراهم می‌کند. در نتیجه، سرعت انتقال داده‌ها به صدها مگابیت در ثانیه می‌رسد. با این حال، توجه داشته باشید که این سرعت بین دانلود و آپلود به اشتراک گذاشته می‌شود. به‌طور معمول، حدود ۷۴ میلی‌ثانیه از هر ثانیه به ارسال داده از دیش به ماهواره اختصاص داده می‌شود و مابقی زمان برای دریافت داده از ماهواره به دیش استفاده می‌شود.
دقت و عملکرد فوق‌العاده در ارتباطات
یکی از نکات جالب در مورد استارلینک این است که پرتو اصلی (Main Beam) دارای قدرت بالایی است، اما به دلیل تداخل‌های موجود، چندین پرتو جانبی (Side Lobes) نیز ایجاد می‌شوند که قدرت کمتری دارند. با این حال، این پرتوهای جانبی تأثیر قابل توجهی بر عملکرد اصلی سیستم ندارند.
ماهواره‌های استارلینک نیز دارای آرایه‌های فازی هستند. هر ماهواره ۴ آرایه فازی دارد: دو آرایه برای ارتباط با دیش‌های زمینی و دو آرایه برای ارتباط با ایستگاه‌های زمینی که داده‌های اینترنتی را به ماهواره‌ها ارسال می‌کنند.
توضیحات تکمیلی برای ایجاد ارتباط سریع و پایدار، استارلینک از فناوری‌های پیشرفته‌ای استفاده می‌کند که در حوزه‌های دیگر نیز کاربرد دارند. به‌عنوان مثال، آرایه‌های فازی در سیستم‌های اینترنت پرواز نیز استفاده می‌شوند و امکان ارائه اینترنت به مسافران در حین پرواز را فراهم می‌کنند.
| ویژگی | مقدار | توضیحات |
|---|---|---|
| فاصله تا ماهواره | ۵۵۰ کیلومتر | فاصله دیش تا ماهواره در مدار پایین زمین |
| سرعت ماهواره | ۲۷,۰۰۰ کیلومتر در ساعت | سرعت حرکت ماهواره در مدار |
| قطر دیش | ۵۵ سانتی‌متر | قطر دیش دیشی مک‌فلت‌فیس |
| تعداد آنتن‌ها در دیش | ۱۲۸۰ | تعداد آنتن‌های کوچک موجود در دیش |
| فرکانس سیگنال | ۱۲ گیگاهرتز | فرکانس سیگنال الکترومغناطیسی استفاده‌شده |
| سرعت انتقال داده | ۵۴۰ مگابیت بر ثانیه | حداکثر سرعت انتقال داده بین دیش و ماهواره |
| مدت زمان هر نماد | ۱۰ نانوثانیه | مدت زمان ارسال هر نماد در انتقال داده |
| نسبت دانلود/آپلود | ۹۲۶/۷۴ میلی‌ثانیه | تقسیم‌بندی زمان برای دانلود و آپلود در هر ثانیه |
| تأخیر | ۲۰ میلی‌ثانیه | تأخیر تقریبی در انتقال داده |
| تعداد ماهواره‌های مورد نیاز | بیش از ۱۰,۰۰۰ | تعداد ماهواره‌های تخمینی برای پوشش جهانی |
برای مشاهده ویدیوی کامل درباره تکنولوژی استارلینک، اینجا کلیک کنید.
جمع‌بندی استارلینک با ترکیب فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند Beamforming، Phased Array Beam Steering، و 64QAM توانسته است انقلابی در حوزه ارتباطات ماهواره‌ای ایجاد کند. این سیستم امکان دسترسی به اینترنت پرسرعت را در مناطق دورافتاده و بدون زیرساخت فراهم می‌کند و نشان‌دهنده توانایی بشر در استفاده از فناوری برای حل چالش‌های بزرگ است.
آیا تاکنون تجربه استفاده از استارلینک را داشته‌اید؟ نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید!
